O Caminho para a mobilidade sustentável

A Estratégia de Combustível e Powertrain da Volkswagen

Será que a mobilidade pode ser sustentável? Poderá o transporte rodoviário ser não apenas econômico, mas também social e ecologicamente correto? Uma coisa é certa: se o ser humano quiser permanecer com mobilidade no futuro, a descoberta de maneiras sustentáveis de transporte é uma obrigação real. Esta obrigação se deve primeiramente, ao fato de que o recurso mais importante na cadeia produtivo atual – o petróleo – é um recurso natural finito, e, além disso, os numerosos impactos causados pelos níveis crescentes de tráfego rodoviário estão se tornando um problema cada vez mais preocupante.
A resposta da indústria automobilística para estes problemas será em dose dupla: não apenas os novos carros-conceito, mas também os novos motores vão requerer novos combustíveis.

Estes combustíveis, não serão mais primariamente baseados em recursos de origem fóssil, porém terão que ser compatíveis com a infra-estrutura atual de suprimento. Nesta questão, desde 2000, a Volkswagen tem trabalhado na elaboração de uma estratégia de Combustível e Powertrain (desenvolvimento de motores) com o intuito de levar a companhia a atingir estes objetivos. Atualmente, nossos esforços já começam a dar frutos, através da Aliança para Combustíveis Sintéticos na Europa (Alliance for Synthetic Fuels in Europe), na qual nós trabalhamos junto com parceiros da indústria automobilística e petrolífera Européia, para desenvolver e lançar combustíveis sintéticos na Europa.

“ Nossa estratégia de combustível e powertrain se baseia em 3 princípios:
Aumentar a eficiência dos motores, a partir da redução de emissões dos escapamentos;
Incorporar fontes de energia alternativas no processo de produção de combustíveis;
Desenvolver combustíveis que sejam  Co² neutro e possam ser utilizados  nos motores já existentes.”
     (Dr. Bernd Pischetsrieder, Presidente do Conselho Administrativo da Volkswagen AG)

O petróleo é a locomotiva que dirige as economias mundiais. Em 2004, somente os países da União Européia (European Union), consumiram aproximadamente 1/5 da produção mundial de petróleo. Como todos nós sabemos, que no futuro próximo não mais será possível, produzir petróleo aos níveis de custo atuais. Em outras palavras, é certeza que o preço do petróleo continuará subindo. Visto este cenário, não podemos deixar de salientar que o petróleo irá se mantiver como a principal matriz energética nos próximos anos.

Conseqüentemente, a estratégia de combustível da Volkswagen, é baseada na diversificação de matérias-prima e não de combustíveis. A idéia é utilizar uma diferente gama de matérias-prima, para produzir combustíveis que possam ser distribuídos através dos postos de combustíveis atuais e utilizados nos veículos já existentes.

Dado o objetivo da redução de emissões de CO² do tráfego rodoviário, e do processo de endurecimento da legislação de emissões, a Volkswagen está promovendo um uso, cada vez mais diversificado de matrizes energéticas CO² neutras e em particular a biomassa. A idéia principal é utilizar a biomassa juntamente com o petróleo e com o gás natural, na fabricação de combustíveis líquidos (gasolina, álcool, diesel e etc).

Trabalhando para um futuro limpo

Renata Künast, Ministra de Proteção ao Consumidor do Governo Alemão, recebeu das mãos do Prof. Herbert Koeler (Daimler Crysler) e do responsável pelo departamento de Pesquisa da Volkswagen, Matthias Rabe (direita). Foto 2 , hora de um test drive com Matthias Rabe (esquerda) e Reihold Kopp, responsável pelo departamento de Relações Corporativas e Governamentais da Volkswagen AG.

O objetivo de utilizar mais biomassa na produção de combustível também foi estabelecida na estratégia para combustíveis da República Federal da Alemanha, sendo que os pontos principais desta, se alinham perfeitamente com a estratégia preconizada pela Volkswagen. A Biomassa terá um papel muito importante na realização dos objetivos da Alemanha e da União Européia até 2010, quando os bicombustíveis têm a estimativa de ter participação de 5,5% do mercado. A respeito disso, os combustíveis sintéticos, que também podem ser produzidos a partir de biomassa, de longe trazem um maior potencial econômico e ambiental, que o biodiesel e o ethanol, por exemplo.

“No médio e longo prazo, a nova geração de biocombustíveis produzidos sinteticamente a partir de biomassa exibem o maior potencial, porque desta maneira, diesel de alta qualidade pode ser produzido com base em qualquer tipo de biomassa – como o lixo, plantas ou madeira – através da gasificação e da síntese subseqüente. “  (Retirado do estudo “Desenvolvimento Sustentável” do Governo Alemão)

No futuro, os combustíveis não apenas serão dotados de propriedades específicas, mas também se tornarão um fator de grande influência no processo de desenvolvimento de motores. Isto irá abrir as portas para novos motores que trarão diminuições substanciais, tanto na questão de consumo de combustível, quanto na de emissões. Desta forma, nossa estratégia se baseia na premissa de que o desenvolvimento e a otimização dos combustíveis e motores serão feitas em paralelo.

Nosso Objetivos

Sustentatibilidade
Compatibilidade Ecológica, Econômica e Social são os orientadores de nossa estratégia de combustíveis e motores.
Diversificação de suprimentos
O objetivo é assegurar suprimentos futuros, utilizando diferentes matérias-prima para a produção de combustível.
Uso da infra-estrutura já existente
O lançamento de novos combustível no mercado, só tem chances realistas de sucesso, se for possível distribuí-lo através da infra-estrutura de suprimentos já existente.

Otimizando os combustíveis já existentes

Em paralelo ao desenvolvimento de novos combustíveis, a Volkswagen também desenvolve outras ações, com o intuito de melhorar a relação consumo/l nos motores convencionais. Com a redução dos sulfures e dos carbonos aromáticos nestes combustíveis, haverá uma redução na emissão dos veículos.

Além disso, estes combustíveis “melhorados” vão permitir que as novas tecnologias de motor, como a FSI ( motor a gasolina de injeção direta) e o TDI (motor a diesel de injeção direta), a serem espalhadas por todo o mundo. Estas são tecnologias comprovadas que trazem redução tanto nas emissões, quanto no consumo de combustível.

Combustíveis Sintéticos

Os combustíveis sintéticos, ou na abreviação em inglês, Synfuels, são produzidos através da sintese de gás em processo com 2 etapas. O gas sintetizado, feito de hidrogênio e monóxido de carbono, é obtido tanto de reservas fósseis (carvão ou gás natural), como de biomassa. Ele é transformado em um combustível líquido através de um processo conhecido como síntese de Fischer-Tropsch. Se for utilizado o gás natural como base, o processo é referido como GTL, ou gás para líquido. O combustível GTL tem sido produzido em escala industrial desde 1993, quando companhias petrolíferas como a Shell começou a fabricá-lo na Malásia. Dada em condições adequadas, a tecnologia envolvida é economicamente viável, e como a demanda por petróleo está aumentando, levando seu preço a patamares cada vez mais altos, a tecnologia GTL irá se tornar uma proposta mais economicamente atrativa. Este negócio, já é refletido nas atividades de GTL das maiores companhias petrolíferas no Qatar, por exemplo. A Shell sozinha está atualmente investindo 5 bilhões de dólares no que é hoje a maior planta de produção de GTL do mundo, com capacidade para 6.5 bilhões de toneladas cúbicas de SynFuel por ano.

Vantagens decisivas

Diminuição nas emissões

Utilizando o processo de produção abaixo, as propriedades do combustível podem ser determinadas mais precisamente do que é feito hoje, nas refinarias de petróleo, o que levará a uma redução substancial nas emissões, não apenas nos veículos mais modernos, como também nos veículos mais antigos.

O Synfuel também permite a aplicação das mais variadas tecnologias de motor, como o Sistema de Combustão Combina (CCS), que combina as emissões mais baixas de um motor movido a gasolina, com a economia de consumo de um motor a diesel. O Synfuel utilizado junto com a tecnologia CCS, praticamente elimina as emissões de fuligem e óxidos nitrosos.

Uso da infra-estrutura já existente

O Synfuel é um combustível líquido de alta pureza, e com propriedades físicas similares à gasolina e o diesel. Com isso, a estrutura de transporte e abastecimento já existente pode continuar a ser usada, sem problemas. Este não é o caso, por exemplo, do gás natural, quando utilizado como combustível de veículos, já que são necessárias adaptações tanto na estrutura de distribuição, quanto nos veículos. Sendo assim, isto pode ser tomado como uma vantagem decisiva, visto que significa a não restrição destas vantagens somente aos veículos novos.

A produção de GTL por sua vez, representa uma opção viável para campos de gás natural em locais de difícil acesso, onde a produção por meios convencionais não é economicamente viável. Diferente do gás natural, o GTL produzido onde o gás é extraído, não tem necessidade de ser transportado através de gasodutos para os mercados consumidores, o que involve altos custos para os produtores. Ao invés disso, o GTL pode ser facilmente transportado em caminhões-tanque. Assim, companhias petrolíferas como a Chevron e a Sasol estão construindo uma planta de produção de GTL na Nigérias, com capacidade anual de produção de 1,5 milhão de toneladas cúbicas, onde o gás natural antes era queimado, agora é convertido em combustíveis de alta qualidade.

SunFuel derivado de biomassa

Combustível sintético derivado de biomassa, também conhecido como SunFuel (combustível do Sol), é um passo a frente do SynFuel e apresenta as mesmas vantagens no campo de emissões que este. O SunFuel é produzido através do mesmo processo de síntese, o que significa que as características deste combustível tem os padrões igualmente elevados.

A principal diferença do SunFuel para o SynFuel é que a matéria-prima utilizada para a sua produção é a biomassa ao invés do gás natural. Como resultado disso, o SunFuel apresenta uma neutralidade dos gases do efeito estuda acima de 85%. Isto se dá, devido ao fato de que o C0² gerado por um carro abastecido com SunFuel foi originalmente retirado da atmosfera durante o crescimento das plantas que provém a biomassa para a elaboração do combustível. O que contrasta totalmente com o processo referido aos combustíveis de origem fóssil, já que estes levam ao aumento das concentrações de CO² na atmosfera.

A matéria-prima principal para a produção do SunFuel é a biomassa, o que justifica o fato de que o processo é referido em BTL – biomassa para líquido. A biomassa pode ser feita a partir de uma grande variedade grãos, que tem crescimento rápido, e, além disso, lixo orgânico como palha e madeira também podem ser utilizados. O processo de gasificação por sua vez, que leva a síntese do combustível foi implementado com sucesso pelas Indústrias Choren em Freiburg, e também pelo Centro de Pesquisa Karlsruhe, ambos na Alemanha.

O processo de fabricação do SunFuel é perfeitamente compatível com a produção de diesel e gasolina – são necessários apenas alguns passos adicionais para aumentar a taxa de octanos. A Daimler Crysler e a Volkswagen estão no momento, engajadas em testes conjuntos de um diesel combustível BTL fabricado pela Choren – chamado SunDiesel. Testado em um Golf TDI com motor de 103 Kw, os níveis de emissão de óxidos nitrosos foram reduzidos em cerca de 30% se comparado com o diesel baseado em petróleo. A emissão de hidrocarbonetos por sua vez, também foi reduzida em uma margem ainda maior.

A Choren estima o custo de fabricação do SunFuel em aproximadamente EU 0,70 por litro, e vê um potencial de redução de preço para 0,50 por litro, devido a ganhos de produção em larga escala e a grande absorção pelo mercado. Como o governo alemão garante desde Janeiro/2004, a isenção da taxa incidente no petróleo, para os bicombustíveis, isso proporciona a chance do SunFuel poder concorrer em preço com o Diesel vindo do petróleo.

O SunDiesel e o SunFuel não devem ser confundidos com biodiesel. O biodiesel é feito a partir de matrizes orgânicas (sementes, grãos e etc.) e tem propriedades diferentes das do diesel fabricado a partir de petróleo. Assim só podendo ser utilizado em motores que tenham sido tecnicamente adaptados. Já o SunFuel pode ser utilizado em qualquer tipo de carro, sem a necessidade de quaisquer adaptação.

Novas oportunidades para os fazendeiros

O uso da biomassa como matéria-prima para a produção de combustível, abre um novas oportunidades de lucro para os fazendeiros. Ele também cria condições para minimizar os problemas de superprodução, entre outras dificuldades que o setor agrícola, irá enfrentar no futuro. De acordo com um estudo** conduzido pelo Instituto para Meio Ambiente e Energia em Leipzig – Alemanha será possível produzir em 2020, 70 milhões de toneladas cúbicas por ano, sem haver nenhum tipo de corte na produção de grãos alimentícios. Esse número deve abranger cerca de 1/5 da demanda total por combustível para veículos, (diesel e gasolina para carros e veículos comerciais) dos 30 Estados da União Européia. 

** O potencial técnico dos bicombustíveis líquidos e do biohidrogênio”, Instituto para Meio Ambiente e Energia, 2004.

Projeto de Estado – “Biomassa para biocombustível”

 

A futura introdução em larga escala dos biocombustíveis, levará uma mudança fundamental na paisagem agrícola, o que denota a necessidade de preparações prévias. Com este objetivo, os estados de Brandenburg e da Baixa Saxônia (Alemanha) juntaram forças com a Volkswagen em um projeto denominado “Biomassa para SunFuel”. O estado de Hesse também expressou um grande interesse na questão e anunciou sua intenção de integrar esta cooperação. O objetivo deste projeto é desenvolver um infra-estrutura de suprimento de biomassa com viabilidade ecológica e econômica, como pré-requisitos para a produção em escala comercial do SunFuel.

SunFuel – o combustível amigo do Meio Ambiente

Um estudo do ciclo de vida do SunFuel (Life Cycle Assessment) feito pela Volkswagen e a Daimler Chrysler, confirma a habilidade do SunFuel de diminuir a carga de poluição no meio ambiente. Como todo estudo de ciclo de vida de um material, o estudo leva em conta todos processos da cadeia de valor deste combustível, desde a extração de matéria prima até o uso do combustível nos veículos. Incluindo assim não apenas os processos de transformação química, mas também o transporte da biomassa até a planta de produção e do combustível final até os postos de combustível. Apesar do fato de que a produção de SunFuel necessita que grandes volumes de biomassa seja transportado até as plantas de produção, o estudo LCA mostra que as emissões produzidas neste processo, não anulam os impactos positivos que este combustível traz para o meio ambiente.

Estudo comparativo dos ciclos de vida

Sunfuel/ Diesel comum

Mas os benefícios não param por ai. Além do potencial substancialmente alto de otimização do processo de síntese do SunFuel, a logística da operação também apresenta espaço para melhora. Por exemplo, plantas de produção pequenas e descentralizadas, podem ser configuradas para converter biomassa em óleo pilorizado – um produto intermediário – em um processo relativamente simples e rápido de pilorização. Estas grandes facilidades no uso da biomassa para a produção de SunFuel, já que diferentes tipos de biomassa podem ser utilizados e óleo pilorisado tem boas propriedade de armazenamento e uma densidade energética muito alta. Como resultado, ele pode ser transportado eficientemente para plantas de síntese maiores, o que pode melhorar ainda mais os benefícios econômicos e ambientais no processo de produção do SunFuel.

Hidrogênio de Fontes Renováveis para a Célula de Combustível

O hidrogênio é um combustível e consequentemente é derivado de alguma fonte. Se ele for obtido a partir do gás natural ou de outros combustíveis fósseis, perdem-se suas vantagens ecológicas. É como se um carro elétrico com emissão de gases igual a 0, que tem toda a força que ele precisa gerada por motor elétrica em que a taxa total de emissões de CO² de fonte de força fosse maior que a de motores normais.

De fato, somente o hidrogênio obtido de fontes renováveis representa um sensível passo a frente. Mas antes que este hidrogênio possa ser oferecido ao mercado como combustível para veículos, diversas questões técnicas e econômicas tem que ser resolvidas, como:

Produção a partir de fontes renováveis;
Armazenamento a bordo do veículo para uma autonomia razoável;
O alto custo de implementação de uma infra-estrutura para distribuição de hidrogênio no âmbito local e inter-estatal.

Na opinião da Volkswagen, o uso do hidrogênio como combustível só faz sentido em células de combustível – devido a sua maior eficiência. Todavia, os benefícios do uso do hidrogênio em motores de combustão interna não  compensam os custos e a complexidade do armazenamento e a criação de uma nova infra-estrutura para este combustível. Uma abordagem mais significante em termos de diminuição do impacto ambiental dos combustíveis, seria utilizar o hidrogênio em refinarias de petróleo ou na produção do SunFuel. O uso do hidrogênio produzido a partir de fontes renováveis pode gerar mais do que o dobro de SunFuel por unidade se comparado com a biomassa. A vantagem aqui é que enquanto a estrutura de distribuição de hidrogênio ainda não está totalmente desenvolvida, pode-se usar este tempo para o desenvolvimento de plantas de produção de hidrogênio baseado em fontes renováveis. Sendo assim, o SunFuel efetivamente ajudará a fazer com que a transição para o uso do hidrogênio se torne um cenário cada vez mais próximo e realista.

A Volkswagen só vê o hidrogênio como uma alternativa de combustível para veículos em um prazo de no mínimo 20 anos. Assim, nós precisamos de soluções que podem ser implementadas de maneira mais rápida, uma solução que possa nos ajudar a contribuir para promover uma mobilidade sustentável no futuro próximo. Assim sendo, acreditamos que a solução mais viável para isso é o SunFuel.